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Condutimetria Glaydson Leandro Farias Mendonça UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Analítica quantitativa MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos • Baseiam-se nos fenômenos que ocorrem no seio da da solução. A condutimetria (ou condutometria) mede a condutância de soluções iônicas. • A condução da eletricidade através das soluções iônicas é devida à migração de íons positivos e negativos com aplicação de um campo eletrostático. • A condutância da solução iônica depende do número de íons presentes, bem como das cargas e das mobilidades dos íons. • A condutância elétrica de uma solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies iônicas presentes. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: •Sob a influência de um potencial elétrico aplicado, os íons em uma solução são quase instantaneamente acelerados em direção ao eletrodo polarizado com carga oposta a do íon. • A velocidade de migração dos íons se relaciona linearmente com a f.e.m aplicada, mas é limitada pela resistência imposta pelo fluído ao movimento das partículas. • As soluções de eletrólitos obedecem a 1ª lei de Ohm, isto é, E = Ri (ou V = Ri). MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: 1ª Lei de Ohm - 1826 2ª Lei de Ohm Georg Simon Ohm – Físico: 1789 - 1854 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: • A resistência em condutores metálicos depende da natureza e dimensões do condutor. • Resistência: R = r(l/A) [ohms, Wohms, W] (2ª lei Ohm) • Condutância: L = 1/R = A/rl = kA/l [S = WS = W--11] • Resistência específica (resisitividade): r [W cmW cm] • Condutância específica (condutividade): k = 1/r [WW--11 cmcm--11] • A resistência de uma solução iônica também segue os mesmos princípios. • A resistência e a condutância variam com a temperatura. • Condução eletrônica (metálica): ↑ T ↑ R • Condução iônica: ↑ T ↓ R MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Resistência em funResistência em funçção da temperaturaão da temperatura soluções MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: A condutividade elA condutividade eléétrica de uma substância ou solutrica de uma substância ou soluçção ão éé definida como a capacidade dessa em conduzir corrente definida como a capacidade dessa em conduzir corrente eleléétrica.trica. • A condutância específica (k) ou condutividadecondutividade da solução de um eletrólito é função da concentração deste. • Para um eletrólito forte, k aumenta muito com o aumento da concentração. • Para um eletrólito fraco, k aumenta muito gradualmente com o aumento da concentração. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: Eletrólito forte Eletrólito fraco Em concentrações muito baixas, mesmo um eletrólito fraco encontra-se praticamente todo dissociado. Assim, a pequena diferença entre a condutividade da solução do eletrólito forte e da solução do eletrólito fraco é devida às contribuições individuais de cada íon, cátion e ânion. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: HAc HCl KCl C, mol/L Maior contribuição do H+ MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: C k A condutividade A condutividade aumenta com a aumenta com a concentraconcentraççãoão, porém em altas concentrações do eletrólito a condutividade começa a decrescer devido às interações iônicas. Sem interações na solução Com interações na solução MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: • O conceito de condutância equivalentecondutância equivalente (ΛΛΛΛΛΛΛΛ) foi introduzido para criar um critcritéério de comparario de comparaççãoão entre as condutâncias de diferentes eletrólitos: ÉÉ a condutância associada com um a condutância associada com um faradayfaraday de carga. Ela de carga. Ela éé definida como a condutância de uma soludefinida como a condutância de uma soluçção contendo um ão contendo um equivalenteequivalente--grama do eletrgrama do eletróólito colocada entre eletrodos planos lito colocada entre eletrodos planos distantes 1 cm um do outro e com distantes 1 cm um do outro e com áárea superficial exatamente rea superficial exatamente suficiente para conter todo o volume da solusuficiente para conter todo o volume da soluçção.ão. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: •• C = 1 C = 1 eqeq--gramagrama / V / V (equivalente(equivalente--grama por litro)grama por litro) • V = 1000 / C (volume em cm(volume em cm33 que contque contéém 1 m 1 eqeq--g)g) • V = l A � V = A (fixando l em 1 cm)(fixando l em 1 cm) • L = k (A / l) ���� ΛΛΛΛ = k V •• ΛΛΛΛΛΛΛΛ = 1000 k / C= 1000 k / C [S cm2 eq-1] MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: Para eletrólitos fortes, L diminui linearmente com o aumento da c Para eletrólitos fracos, a diminuição de L é muito mais acentuada com o aumento da c MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: • Porque a condutância equivalentecondutância equivalente de um eletrólito aumenta à medida que diminui a concentração da solução? • As condutâncias equivalentes de um eletrólito tendem para um valor limite em soluções muito diluídas, Λo. •• A condutância depende do nA condutância depende do núúmero de mero de ííons e da ons e da velocidade destes velocidade destes ííons.ons. •• Em soluEm soluçções diluões diluíídas de eletrdas de eletróólitos fracos, a condutância litos fracos, a condutância aumenta, aumenta, essencialmenteessencialmente, devido ao aumento do grau de , devido ao aumento do grau de ionizaionizaçção.ão. •• O aumento para os eletrO aumento para os eletróólitos fortes litos fortes éé explicado pela explicado pela maior liberdade dos maior liberdade dos ííons.ons. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:ões aquosas: • Na condição de diluidiluiçção infinitaão infinita, qualquer eletrólito se encontra completamente dissociadocompletamente dissociado e as foras forçças de interaas de interaçção ão entre os entre os ííons deixam de existirons deixam de existir, de modo que os íons atuam independentemente uns dos outros e cada um contribui com a sua parte para a condutância total. • Quanto maior a condutância equivalente iônica em diluição infinita da espécie iônica, maior será sua contribuição para a condutância iônica total da solução. • A condutância equivalente em diluição infinita de um eletrólito é a soma das contribuições de suas espécies iônicas. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância equivalente iônica em diluição infinita de algumas espécies iônicas a 25°C. Cátion l°+ (S.cm2.eq-1) Ânion l°- (S.cm2.eq-1) H+ 349,8 OH- 199,1 K+ 73,5 SO42- 80,0 NH4+ 73,5 Br- 78,1 Ba2+ 63,6 I- 76,8 Ag+ 61,9 Cl- 76,3 Ca2+ 59,5 NO3- 71,5 Cu2+ 53,6 CO32- 69,3 Mg2+ 53,0 ClO4- 67,3 Na+ 50,1 F- 55,4 Li+ 38,6 Ac- 40,9 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutância das soluCondutância das soluçções aquosas:õesaquosas: • Na condição de diluição infinita: ΛΛΛΛΛΛΛΛoo = = λλλλλλλλ°°++ + + λλλλλλλλ°°-- . • Em diluição infinita, a mobilidade atinge um valor máximo, a mobilidade absoluta mobilidade absoluta -- uu°°. • Para os sais completamente ionizados, a condutância equivalente, em diluição infinita, é proporcional às mobilidades absolutas dos íons. ΛΛΛΛΛΛΛΛoo = F(u= F(u°°++ + u+ u°°--); ); λλλλλλλλ°°++ = F u= F u°°++ e e λλλλλλλλ°°-- = = F uF u°°-- Onde F é a constante de Faraday (96485,3 C/mol). Cátion Mobilidade m2/(s.V) Ânion Mobilidade m2/(s.V) H+ 36,3x10-8 OH- 20,5x10-8 K+ 7,62x10-8 I- 7,96x10-8 NH4+ 7,61x10-8 Cl- 7,91x10-8 Na+ 5,19x10-8 NO3- 7,40x10-8 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Medidas de condutância de soluMedidas de condutância de soluçções iônicasões iônicas:: • A condutância de uma solução é determinada pela medida da resistência entre dois eletrodos de platina em uma célula com geometria bem definida. • As medidas não podemnão podem ser realizadas sob corrente contínua (CC ou corrente direta, DC) por causa da ocorrência de reações eletródicas: oxidaoxidaçção no ânodo e ão no ânodo e redureduçção no cão no cáátodotodo. • Existem vários dispositivos eletrônicos capazes de operar em corrente alternada e mensurar a resistência da solução, que será apresentada como condutância caso seja desejado. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Medidas de condutância de soluMedidas de condutância de soluçções iônicasões iônicas:: A dupla camada elétrica que se forma ao redor dos eletrodos metálicos funciona como um capacitor. A aplicação de um potencial de CC ocasionaria a carga deste capacitor e nada mais aconteceria, a menos que o potencial aplicado fosse suficientemente grande para promover reações eletródicas. 20 a 300 Å Eletrodo + + + + + - + - - -- -+ - - + + - + - + - + - + - + - + - + + - - + + - - + + - E x d MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Medidas de condutância de soluMedidas de condutância de soluçções iônicasões iônicas:: • Devido a isso, a condutância deve ser medida aplicando aos eletrodos um potencial CA (corrente alternada) a fim de eliminar a ocorrência de reações eletródicas, que alterariam a composição da solução. • Em corrente alternada, a reversão das cargas em cada meio-ciclo origina uma corrente não-faradaica. • A dupla camada elétrica de um dos eletrodos se carrega, enquanto a do outro eletrodo se descarrega; • No ciclo negativo, verifica-se um aumento na concentração de cátions com o deslocamento de ânions na superfície do eletrodo; • No ciclo positivo, ocorre o inverso. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Medidas de condutância de soluMedidas de condutância de soluçções iônicasões iônicas:: • No processo não-faradaico, cátions e ânions conduzem a corrente através da solução, alternadamente. • A frequência da corrente alternada deve ser da ordem de 1000 Hz. • Em frequências muito menores surgirá uma pequena corrente faradaica, dando origem a processos faradaicos; • Em frequências muito maiores surgem problemas com a capacitância da célula e com capacitâncias “parasitas” que introduzem instabilidade no circuito de detecção. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Medidas de condutância de soluMedidas de condutância de soluçções iônicasões iônicas:: • As células condutimétricas são construídas com eletrodos de platina platinizada (fina camada de negro de platina – Pt coloidal) com uma geometria constante e conhecida. Não é necessário ter conhecimento da área (A) nem da distância entre os eletrodos (l), bastando conhecer a constante de cconstante de céélula (lula (l/Al/A)), como será visto logo mais adiante. • A platinização aumenta a área superficial dos eletrodos e, desta maneira, as capacitâncias. O resultado é a diminuição das correntes faradaicas. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos CCtete de cde céélula = 1,00 cmlula = 1,00 cm--11 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Células de condutância Condutivímetro Solução de calibração MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Sensor de temperatura Célula de condutância Condutivímetro Solução de calibração MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos CondutimetriaCondutimetria diretadireta:: Correlaciona a condutância específica com a concentração de um eletrólito. Tem aplicação muito limitada devido à falta de especificidade da medida de condutância. TitulaTitulaçção ão condutimcondutiméétricatrica:: Assim como a titulação potenciométrica, a titulação condutimétrica registra as variaregistra as variaçções da condutância devidas ões da condutância devidas ààs s variavariaçções das concentraões das concentraçções das espões das espéécies iônicas que participam cies iônicas que participam da reada reaçção envolvidaão envolvida. Uma série de medidas antes e depois do PE, assinala o ponto final da titulação como uma descontinuidade na variação da condutância. Repetindo para fixar....Repetindo para fixar.... A unidade bA unidade báásica de condutância (L) sica de condutância (L) éé o o siemenssiemens (S), (S), antigamente chamada antigamente chamada mhomho. Como a geometria da c. Como a geometria da céélula afeta os lula afeta os valores da condutância, medidas padronizadas são expressas em valores da condutância, medidas padronizadas são expressas em unidades de condutividade, k (S/cm), para compensar as variaunidades de condutividade, k (S/cm), para compensar as variaçções nas ões nas dimensões da cdimensões da céélula de condutividade.lula de condutividade. A condutividade A condutividade éé simplesmente o produto da condutância pela simplesmente o produto da condutância pela constante de cconstante de céélula (lula (l/Al/A), onde l ), onde l éé o comprimento da coluna de lo comprimento da coluna de lííquido quido entre os eletrodos e A entre os eletrodos e A éé a a áárea dos mesmos:rea dos mesmos: MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta = A l Lκ MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta Generalidades:Generalidades: • Se baseia em medidas de condutância específica. • Seu campo de aplicação, em análise quantitativa, é muito limitado em virtude da falta de especificidade da condutância. • As células utilizadas na medidas de condutância específica devem possuir características apropriadas. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta Generalidades:Generalidades: • Correção do solvente: • A pureza do solvente (geralmente a água) é importante nos trabalhos sobre condutâncias de soluções. • Nas medidas, onde é requerida maior exatidão, é preciso levar em conta a contribuição da água na condutância observada. • Soluções em geral possuem condutividade > 1 mS cm-1, então, a condutância específica da água (< 1 mS cm-1) pode ser ignorada. • No caso de soluções com condutâncias específicas menores que 1 mS cm-1, a contribuição da água precisa ser descontada, desde que os eletrólitos da solução não reajam com as impurezas iônicas da água. CalibraCalibraçção das cão das céélulas de condutância:lulas de condutância: Na realidade não se trata da calibraNa realidade não se trata da calibraçção da cão da céélula, mas sim do lula, mas sim do sistema de medisistema de mediçção como um todo.ão como um todo. • Em geral, a relação l/A (constante de cconstante de céélulalula), para medidas de condutância específica, não é determinada, diretamente, a partir dos parâmetros l e A da célula. • Na prática, a constante de célula é avaliada com base na medida da condutância L de uma solução com condutância específicaconhecida. l / A = k / Ll / A = k / L • As soluções de condutâncias específicas conhecidas são as soluções- padrão de calibração: KCl. • Os valores de condutância destas soluções foram estabelecidos em células com geometria perfeitamente definidas. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta CalibraCalibraçção das cão das céélulas de condutância:lulas de condutância: • Executa-se a calibração do sistema de medição com soluções de KCl de concentrações adequadas à faixa de condutividade em que serão realizadas as medições. t (°C) Gramas de KCl em 1000g de solução (no vácuo) 71,1352 7,41913 0,745263 0 0,06517 0,007137 0,0007736 18 0,09783 0,011166 0,0012205 25 0,11134 0,012856 0,0014087 Condutância específica (S.cmS.cm--11) para soluções de KCl MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta O sistema somente necessita ser calibrando quando se deseja relaO sistema somente necessita ser calibrando quando se deseja relatar o valor tar o valor absoluto da condutividade ou para posterior comparaabsoluto da condutividade ou para posterior comparaçção. ão. Para que serve Para que serve condutimetriacondutimetria direta?direta? A medição da condutividade serve para: • Verificar a pureza de uma água destilada ou desionizada; • Verificar variações nas concentrações das águas minerais; • Determinar o teor em substâncias iônicas dissolvidas, por exemplo a determinação da salinidade do mar em trabalhos oceanográficos; • Determinar a concentração de eletrólitos de soluções simples. Uma aplicação interessante é a determinação de nitrogênio em matéria orgânica. O nitrogênio é convertido em amônia, que é, então, absorvida em uma solução de ácido bórico para a medida de condutância. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta AplicaAplicaçções da ões da CondutimetriaCondutimetria direta: direta: �� Controle da purezaControle da pureza: Em água destilada e desionizada, condensados, substâncias orgânicas. Água pura (0,055 µµµµS.cm-1); Água destilada (0,5 µµµµS.cm-1); Água mineral (30 a 700 µµµµS.cm-1); Água potável (500 µµµµS.cm-1); Água doméstica (500 - 800 µµµµS.cm-1); Água do mar (56.000 µµµµS.cm-1); MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta �� DeterminaDeterminaçção dos eletrão dos eletróólitos residuaislitos residuais: Em água potável, água desmineralizada, água para alimentação de caldeiras, efluentes. 1,4 µµµµS.cm-1���� 1 mg/L de sais dissolvidos Limite de potabilidade da OMS: máximo de 1500 mg/L de sais dissolvidos (máximo recomendável 500 mg/L ���� ~700 mS.cm-1); AplicaAplicaçções da ões da CondutimetriaCondutimetria direta: direta: MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta �� Controle de qualidade de Controle de qualidade de áágua p/ a Indgua p/ a Indúústriastria FarmacêuticaFarmacêutica – USP e WFI (water for injection) �� Processamento quProcessamento quíímicomico: Detecção do fim de lavagem de precipitados, determinação da solubilidade de sais pouco solúveis. ��ConcentraConcentraçção de saisão de sais: Em banhos de salmoura, salinas, solos, águas de irrigação, fertilizantes, fibras e têxteis, banhos de anodização, galvanização e eletrodeposição, soluções fisiológicas (diálise), alimentos e sucos de frutas. AplicaAplicaçções da ões da CondutimetriaCondutimetria direta: direta: MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta AplicaAplicaçções da ões da CondutimetriaCondutimetria direta:direta: Determinação de íon amônio NH4+ + OH- NH3 + H2O Amostra + NaOH NH3 + H2O NH4+ + OH-H2O NH3 Aumento de k Teflon Acrílico Membrana permeável MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria direta NH3 Para que serve a titulaPara que serve a titulaçção ão condutimcondutiméétricatrica?? • Titulações ácido-base; • Titulações de precipitação; • Titulações de complexação; • Titulações de oxirredução. • Não serve devido ao alto teor iônico invariante, quer seja dos reagentes, quanto do meio fortemente ácido ou básico onde se processa a reação. ObsObs: Na titulação condutimétrica, a falta de especificidade dos ma falta de especificidade dos méétodos todos condutimcondutiméétricostricos não apresenta problemanão apresenta problema, pois não é necessário o conhecimento exato da condutância a cada ponto, mas que a variamas que a variaçção ão da mesma dependa apenas da reada mesma dependa apenas da reaçção principalão principal. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica • Requer uma célula que possibilite facilmente a adição de incrementos da solução tiulante e a medida da condutividade; • Não requer o conhecimento da constante de célula, tampouco a calibração do sistema. Os eletrodos precisam manter sua distância e área constantes durante a titulação; • As lâminas dos eletrodos necessitam ficar na vertical para evitar deposição de material sólido sobre os mesmos. A distância entre elas deve ser menor quanto menor for a condutividade. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica • As diferenças de condutâncias iônicas das espécies envolvidas na reação são responsáveis pelo formato da curva de titulação. • O primeiro ramo da curva de titulação corresponde ao consumo das espécies iônicas do titulado e a introdução de novas espécies iônicas do titulante (ramo da rearamo da reaççãoão). • A variação da condutância da solução será tão mais pronunciada quanto maior for a diferença das condutâncias iônicas individuais. • O esboço da curva de titulação é feito com base nos valores de condutância iônica em diluição infinita de cada espécie iônica envolvida na reação entre titulante e titulado. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica O valor absoluto da condutividade não tem importância alguma. A variação da condutividade devido à reação entre o titulante o titulado deve provocar uma alteração significativa na inclinação ou uma descontinuidade da curva para que o ponto final possa ser detectado. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica AA++ + B+ B-- + C+ C++ + D+ D-- �������� AD + BAD + B-- + C+ C++ VPEVPE VPEVPE titulado titulante 00 CA λλ > 00 CA λλ ≈00 CA λλ > 00 CA λλ < ↑0Dλ ↑0Dλ ↓0Dλ ↑0Dλ + + DD--excessoexcesso Até o PE Após o PE • Titulação de ácido forte com base forte: HX x MOH • Espécies envolvidas: HH33OO++, OH, OH--, M, M++, X, X-- MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica Reação: H3O+ + OH- ⇌ H2O Cátion l°+ (S.cm2.eq-1) Ânion l°- (S.cm2.eq-1) H+ 349,8 OH- 199,1 K+ 73,5 SO42- 80,0 NH4+ 73,5 Br- 78,1 Ag+ 61,9 I- 76,8 Ca2+ 59,5 Cl- 76,3 Cu2+ 53,6 NO3- 71,5 Mg2+ 53,0 CO32- 69,3 Na+ 50,1 F- 55,4 Li+ 38,6 Ac- 40,9 Volume de base k VPE Os pontos ao redor do PE não devem ser utilizados para o traçado das retas • Titulação de ácido fraco com base forte: HA x MOH • Espécies envolvidas: HH33OO++, OH, OH--, M, M++, A, A-- MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica Reação: H3O+ + OH- ⇌ H2O Equilíbrio: HA + H2O ⇌ H3O+ + A- Cátion l°+ (S.cm2.eq- 1) Ânion l° - (S.cm2.eq-1) H+ 349,8 OH- 199,1 K+ 73,5 SO42- 80,0 NH4+ 73,5 Br- 78,1 Ag+ 61,9 I- 76,8 Ca2+ 59,5 Cl- 76,3 Cu2+ 53,6 NO3- 71,5 Mg2+ 53,0 CO32- 69,3 Na+ 50,1 F- 55,4 Li+ 38,6 Ac- 40,9 Volume de base k VPE Formação do tampão • Titulação de ácido fraco com base fraca: HA x B • Espécies envolvidas: HH33OO++, OH, OH--, BH, BH++, A, A-- MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica Reação: H3O+ + OH- ⇌ H2O Equilíbrio:HA + H2O ⇌ H3O+ + A- B + H2O ⇌ BH+ + OH- Cátion l°+ (S.cm2.eq- 1) Ânion l° - (S.cm2.eq-1) H+ 349,8 OH- 199,1 K+ 73,5 SO42- 80,0 NH4+ 73,5 Br- 78,1 Ag+ 61,9 I- 76,8 Ca2+ 59,5 Cl- 76,3 Cu2+ 53,6 NO3- 71,5 Mg2+ 53,0 CO32- 69,3 Na+ 50,1 F- 55,4 Li+ 38,6 Ac- 40,9 Volume de base k VPE Formação do tampão • Titulação de NaCl x AgNO3 • Espécies envolvidas: AgAg++, NO, NO33--, Na, Na++, Cl, Cl-- MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica Cátion l°+ (S.cm2.eq- 1) Ânion l° - (S.cm2.eq-1) H+ 349,8 OH- 199,1 K+ 73,5 SO42- 80,0 NH4+ 73,5 Br- 78,1 Ag+ 61,9 I- 76,8 Ca2+ 59,5 Cl- 76,3 Cu2+ 53,6 NO3- 71,5 Mg2+ 53,0 CO32- 69,3 Na+ 50,1 F- 55,4 Li+ 38,6 Ac- 40,9 Volume de AgNO3 k VPE Reação: Ag+ + Cl- ⇌ AgCl VariaVariaçção da condutância de cada uma das espão da condutância de cada uma das espéécies iônicas cies iônicas durante o curso da tituladurante o curso da titulaçção de ão de HClHCl com com NaOHNaOH.. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica k Volume NaOH H3O+ OH- 0 VPE Na+Cl- A condutância especcondutância especíífica fica é diretamente proporcional à concentração de eletrólitos. • A condutância sofre, então, alteração pelo aumento do volume da solução? • O que se pode fazer quando a diluição afeta significativamente a condutância? �� Usar um Usar um titulantetitulante de 20 a 100 vezes mais concentrado que o de 20 a 100 vezes mais concentrado que o titulado;titulado; �� Usar um grande volume inicial;Usar um grande volume inicial; �� Proceder com a correProceder com a correçção da condutividade em funão da condutividade em funçção do fator ão do fator de diluide diluiçção.ão. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica i iad c V VVkk += S I M !S I M ! 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 condutância condutância corrigida k ( m S c m - 1 ) Volume AgNO3 (mL) MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica i iad c V VVkk += CorreCorreçção da condutânciaão da condutância:: Qual a razão de corrigir a condutância específica da solução? • A condutância sofre alteração pelo aumento do volume da solução a cada adição do titulante. • O erro na determinação do ponto final pode assumir valores bastante significativos se a condutância não for corrigida e se não forem tomadas medidas adequadas para minimizar os efeitos da diluição. A correA correçção da condutividade por efeito da diluião da condutividade por efeito da diluiçção não ão não éé 100% 100% eficaz. Por esse motivo deveeficaz. Por esse motivo deve--se utilizar um se utilizar um titulantetitulante muito mais muito mais concentrado que o titulado e iniciar a titulaconcentrado que o titulado e iniciar a titulaçção com um volume ão com um volume relativamente grande, de modo a não ter uma variarelativamente grande, de modo a não ter uma variaçção muito ão muito grande do volume ao tgrande do volume ao téérmino da titularmino da titulaçção.ão. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica VantagensVantagens ((em comparação à titulação clássica)) • Pode ser utilizada para soluções turvas, opacas ou coloridas; • Titulação de ácido fraco com base fraca (melhor que na potenciometria); • Ponto final muito próximo ao ponto de equivalência (maior exatidão na determinação do PE); • Aproveita certas reações para as quais a técnica convencional é impraticável por falta de indicadores; • Permite automação e até miniaturização; • Aplicável para soluções muito diluídas; • Não requer calibração da célula condutimétrica (em rela(em relaçção ão àà condutimetriacondutimetria direta)direta). MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica DesvantagensDesvantagens ((em comparação à titulação clássica)) • Requer um tempo maior na análise (questionável); • Requer equipamento especial (condutivímetro e células) e, consequentemente, energia elétrica; • Maior custo da análise (questionável); • Não dá bons resultados se a matriz apresentar uma alta condutividade de fundo invariante. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Titulação Condutimétrica Para refletir e responderPara refletir e responder:: 1) A condutimetria direta ou a titulação condutimétrica poderiam ser utilizadas para determinar a concentração de um íon qualquer em uma amostra de água do mar? • Raciocinar em termos das características das duas técnicas; • É possível medir um valor de condutância de poucos mS em uma condutância de fundo da ordem de milhares de mS? 2) Porque na titulação condutimétrica é necessário corrigir o efeito da diluição e na titulação potenciométrica não? MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Foram preparados vários balões de 50,00 mL com concentrações crescentes a partir de uma solução padrão de NaCl 10% (m/V), conforme tabela abaixo. Volume NaCl, mL k, mS cm-1 2,50 100 3,75 155 6,25 245 7,50 300 10,00 405 a) Construa a curva analítica e determine a [NaCl] para uma amostra que forneceu uma leitura de 215 mS cm-1. b) Determine a sensibilidade do método. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria - exercício A partir dos dados de volume da solução padrão de NaCl, obtém-se os valores de concentração correspondentes, com os quais constrói- se o gráfico k vs [NaCl]. [NaCl], % k, mS cm-1 0,500 100 0,750 155 1,25 245 1,50 300 2,00 405 a) 215 = 201,05C - 0,2632 � C = 1,07 % b) Sensibilidade = 201,05 mS cm-1 %-1 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria - exercício y = 201,05x - 0,2632 R2 = 0,9988 0 100 200 300 400 500 0 0,5 1 1,5 2 2,5 [NaCl], % k , m S c m - 1 Uma alíquota de 2,00 mL de uma amostra de soro fisiológico foi transferida para um béquer e foram adicionados 150,0 mL de água. Procedeu-se com a titulação com AgNO3 0,050 mol/L, obtendo-se os dados a seguir: Volume AgNO3, mL k, mS cm-1 0,00 55 1,00 54 2,00 53 3,00 52 4,00 51 5,00 57 6,00 63 7,00 69 8,00 75 9,00 81 a) Determine a concentração de NaCl na amostra de soro em % m/v. b) Se houvesse no soro fisiológico Br- além de Cl-, a titulação poderia ser realizada mesmo assim? O que aconteceria com o formato da curva? O volume do ponto final aumentaria ou diminuiria?. Justifique. MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria - exercício Dados: Kps AgCl = 1,8 x 10-10 Kps AgBr = 5,0 x 10-13 MMéétodos todos CondutimCondutiméétricostricos Condutimetria - exercício Volume AgNO3, mL k, mS cm-1 kcorr, mS cm-1 0,00 55 55 1,00 54 54,4 2,00 53 53,7 3,00 52 53,0 4,00 51 52,3 5,00 57 58,9 6,00 63 65,5 7,00 69 72,2 8,00 75 78,9 9,00 81 85,8 VPF = 4,00mL b) A presenb) A presençça de a de BrBr-- no soro fisiolno soro fisiolóógico não gico não impediria a realizaimpediria a realizaçção da titulaão da titulaçção, porão, poréém haveria um m haveria um consumo maiorconsumo maior de AgNOde AgNO33, levando a um , levando a um resultado resultado incorretoincorreto. Haveria inicialmente a precipita. Haveria inicialmente a precipitaçção de ão de AgBrAgBr atatéé consumir todo consumir todo BrBr-- e posteriormente e posteriormente precipitaria precipitaria AgClAgCl. A curva teria praticamente . A curva teria praticamente o o mesmo formatomesmo formato, pois a condutância iônica em , pois a condutância iônica em diluidiluiçção infinita do ão infinita do BrBr-- éé quase igual quase igual àà do Cldo Cl--.. a) a) CCNaClNaCl= 4,00x0,050/2 = = 4,00x0,050/2 == 0,1 mol/L = 0,58 %= 0,1 mol/L = 0,58 %
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